镍镉镍氢电池的发展

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镍镉电池发展史

镍镉电池发展史

镍镉电池发展史一、前言镍镉电池作为重要的二次电池之一,自20世纪50年代问世以来,一直被广泛应用于军事、民用、工业等领域。

本文将从镍镉电池的起源、发展历程和现状三个方面进行详细介绍。

二、起源20世纪初,人们开始探索如何利用化学反应来产生电能。

1901年,瑞典化学家沃尔夫·奥斯特沙姆(Waldemar Jungner)发明了第一种可充电电池——镍铁电池。

但是由于其容量小、重量大,不能满足实际需求,因此并未得到广泛应用。

三、发展历程1. 镍镉电池的诞生1932年,美国贝尔实验室的斯蒂芬·布鲁克斯(Stephen W. Brook)和吉尔伯特·纽曼(Gilbert N. Lewis)在研究锌银电池时,意外地发现了一种新型的可充电电池——镍镉电池。

2. 技术改进1946年,美国埃弗里公司(Eveready Battery Company)开始商业化生产镍镉电池,并取得了重大进展。

1950年代,日本和德国等国家也开始研发和生产镍镉电池,并不断改进其技术。

3. 应用领域的拓展20世纪60年代,随着航空、航天、导弹等高科技领域的发展,镍镉电池得到了广泛应用。

此外,在民用、工业等领域,镍镉电池也被广泛使用。

4. 镍氢电池的出现20世纪80年代初,随着环保意识的增强和新能源技术的发展,镍氢电池逐渐取代了部分应用于大型动力系统中的镍镉电池。

四、现状1. 应用领域逐渐减少由于其存在重金属污染问题,以及相对较低的能量密度和充放电效率等问题,目前镍镉电池在许多领域已经被其他类型的二次电池所替代。

2. 仍有一定市场需求然而,在某些特殊领域,如军事、医疗设备等方面,由于其高温性能好、稳定性高等优点,仍有一定的市场需求。

3. 技术改进仍在进行为了满足市场需求,同时提高镍镉电池的性能,目前一些国家和企业正在进行相关技术研究和改进工作,如采用新型电解质、改善电极材料等。

五、结论总体来说,镍镉电池虽然已经发展了几十年,但在当前环保意识高涨的社会背景下,其应用领域逐渐减少。

镍氢电池知识点介绍

镍氢电池知识点介绍

镍氢电池知识点介绍镍氢电池是一种性能良好的蓄电池。

镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。

镍氢电池作为氢能源应用的一个重要方向越来越被人们注意。

下面小编为大家介绍下镍氢电池知识点。

一、镍氢电池的分类镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。

低压镍氢电池具有以下特点:(1)电池电压为1.2~1.3V,与镉镍电池相当;(2)能量密度高,是镉镍电池的1.5倍以上;(3)可快速充放电,低温性能良好;(4)可密封,耐过充放电能力强;(5)无树枝状晶体生成,可防止电池内短路;(6)安全可靠对环境无污染,无记忆效应等。

高压镍氢电池具有如下特点:(1)可靠性强。

具有较好的过放电、过充电保护,可耐较高的充放电率并且无枝晶形成。

具有良好的比特性。

其质量比容量为60A·h/kg,是镉镍电池的5倍。

(2)循环寿命长,可达数千次之多。

(3)与镍镉电池相比,全密封,维护少。

(4)低温性能优良,在-10℃时,容量没有明显改变。

二、镍氢电池的结构原理镍氢电池正极活性物质为Ni(OH)2(称NiO电极),负极活性物质为金属氢化物,也称储氢合金(电极称储氢电极),电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。

活性物质构成电极极片的工艺方式主要有烧结式、拉浆式、泡沫镍式、纤维镍式及嵌渗式等,不同工艺制备的电极在容量、大电流放电性能上存在较大差异,一般根据使用条件不同的工艺生产电池。

通讯等民用电池大多采用拉浆式负极、泡沫镍式正极构成电池。

充放电化学反应如下:正极:Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-负极:M+H2O+e-=MHab+OH-总反应:Ni(OH)2+M=NiOOH+MH注:M:氢合金;Hab:吸附氢;反应式从左到右的过程为充电过程;反应式从右到左的过程为放电过程。

充电时正极的Ni(OH)2和OH-反应生成NiOOH和H2O,同时释放出e-一起生成MH和OH-,总反应是Ni(OH)2和M生成NiOOH,储氢合金储氢;放电时与此相反,MHab释放H+,H+和OH-生成H2O和e-,NiOOH、H2O和e-重新生成Ni (OH)2和OH-。

锂离子电池介绍

锂离子电池介绍

锂离子电池一、电池从1799年伏打发明了伏打电池(V olta cell)至今,化学电源已有200多年的发展历史。

1859年普兰特( Plante)发明的铅酸蓄电池,是世界上第一个可充电的电池;1895年琼格(hunger)发明了镍镉蓄电池。

由于镉的毒性和镍镉电池的记忆效应,被随之发展起来的镍氢电池(MH-Ni)部分取代。

在200余年的发展过程中,科学家们研究过多种不同的电池,但能够真正在生活中使用的电池只有一小部分。

随着人们对电池结构、制作工艺和电极材料等方面的改进,化学电源得到了长足的发展,新型电池推出换代从以前的几十年达到现在的十几年甚至几年一代的速度。

锂离子电池的研究始于1990年日本研制成出以石油焦为负极,以钻酸锂为正极的锂离子电池;同年日本Sony和加拿大Modi两大电池公司宣称将推出以碳为负极的锂离子电池,宣布了锂离子二次电池工业化的开始。

1.什么叫电池?电池即一种化学电源,它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中,当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能来提供电能。

目前的电池通常分为两类:一次电池或原电池;二次电池或蓄电池。

前者基本上只能放电一次,放电结束后,不能再使用。

后者则是放电结束后,可以进行充电,然后又可以进行放电,反复使用多次。

2.一次电池与二次电池的区别?一次电池是指只能进行一次的完全放电的电池;二次电池则是可反复充放电循环使用,放电时通过化学反应可以产生电能,通以反向电流(充电)时则可使体系回复到原来状态,即将电能以化学能形式重新储存起来,电极体积和结构之间发生可逆变化。

一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般二次电池,但内阻远比二次电池大,因此负载能力较低。

一次电池价格便宜,使用过程轻松无须维护,寿命终了时输出能力不会陡然下降。

但是放电电压特性较软因其内阻相对较大,也导致其输出大电流的能力不及二次电池,用掉即扔却不环保,单只价廉常用却不及用蓄电池经济。

镍基电池材料

镍基电池材料

镍基电池材料全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:镍基电池材料是一种重要的电池材料,广泛应用于电动汽车、储能系统和航空航天等领域。

镍基电池材料具有高能量密度、长循环寿命、较低的成本等优点,因此备受关注。

本文将介绍镍基电池材料的种类、性能特点以及未来发展趋势。

镍基电池材料主要分为镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池等。

镍镉电池是最早的镍基电池材料之一,具有高放电电压、较大容量和较长寿命的优点,但由于其含有有毒的镉元素,已逐渐被淘汰。

镍氢电池是目前应用最广泛的镍基电池材料,具有高能量密度、无污染、安全可靠等优点,主要用于电动汽车和储能系统中。

镍锌电池是一种新型的镍基电池材料,具有较高的放电电压和较低的成本,但其循环寿命相对较短,目前还处于研究和开发阶段。

镍基电池材料具有一些共同的性能特点。

镍基电池材料具有较高的比容量和能量密度,可以提供较大的电能存储容量,满足不同场景的需求。

镍基电池材料具有较长的循环寿命,可重复充放电数千次而无明显的性能衰减,保障设备的持续运行。

镍基电池材料具有较低的自放电率,即在长期储存或不使用时,其自身电荷损耗较小,延长了电池的寿命。

未来,镍基电池材料将面临一些挑战和机遇。

随着电动汽车和储能系统的快速发展,对电池材料的要求也越来越高,需要进一步提高能量密度、循环寿命和安全性能。

随着新能源产业政策的不断支持和各种新型电池材料的涌现,镍基电池材料面临着激烈的市场竞争,需要不断创新和优化。

镍基电池材料的回收利用也成为一个重要的议题,提高资源利用率,减少对环境的影响。

镍基电池材料是一种重要的电池材料,具有广阔的应用前景和发展潜力。

未来,随着技术的不断进步和市场需求的不断增长,镍基电池材料将继续发挥其重要作用,推动新能源产业的发展和繁荣。

希望通过本文的介绍,读者对镍基电池材料有更深入的了解,为相关领域的研究和应用提供参考和帮助。

第二篇示例:镍基电池材料是一类具有广泛应用前景的新型储能材料,具有高能量密度、长循环寿命和优良的安全性能。

2023年镍氢充电电池行业市场前景分析

2023年镍氢充电电池行业市场前景分析

2023年镍氢充电电池行业市场前景分析一、市场概述镍氢电池是一种新型的高性能充电电池,与传统的镍镉电池相比,镍氢电池具有环保、高能量密度、高循环寿命等优良性能,可以替代镍镉电池,并且已经广泛应用于电动工具、医疗仪器、移动通讯等领域。

与锂离子电池相比,镍氢电池的成本更低、安全性更高、循环寿命更长,因此在一些特定领域也有很好的应用前景。

二、市场需求1. 电动汽车市场的日益成熟随着全球环境保护意识的不断增强,电动汽车市场在全球范围内得到了迅速发展,而镍氢充电电池作为电动汽车的主要动力来源之一,市场需求不断增加。

预计未来几年,电动车市场将保持高速增长,镍氢充电电池的应用量也将不断提高。

2. 通信电源市场的规模不断扩大随着移动通讯、物联网等技术的不断发展,通信电源市场需求不断扩大,而镍氢充电电池由于其高安全性、长寿命等特点被广泛应用在通信电源设备中。

3. 新能源储能市场的快速发展新能源储能市场是近年来发展的热点,其市场需求逐年递增。

在这个市场中,镍氢充电电池的优良性能得到了广泛认可,并且已经应用于风力、光伏等新能源系统中,为能源储存提供了可靠的解决方案。

三、市场竞争目前,镍氢充电电池市场主要由美国、日本、中国三个国家的厂商垄断,其中日本的SANYO、GS YUASA、PANASONIC、中国的比亚迪、南孚电池在市场上的份额占据较大。

作为镍氢充电电池市场的后来者,国内企业的竞争力还有待提高。

四、市场前景1. 镍氢电池市场需求增加随着环保理念逐渐深入人心,未来的新能源汽车需求越来越大,而镍氢电池成为新能源汽车的主要动力,市场需求也会不断扩大。

同时,通讯电源、储能等领域市场需求也将随着技术进步而逐步提高。

2. 产业链分工优化从上游材料采购到下游的电池组装过程,以及后期维护升级等领域,产业链的每个环节都将实现分工优化,降低成本提高效率,促进镍氢电池产业可持续发展。

3. 技术创新及质量控制提高未来,镍氢电池将继续引领电池行业的发展,研究机构将加强技术创新,不断提高镍氢电池的技术含量和品质稳定性,推动镍氢电池向更高性能、更高规格、更坚固的产品方向发展。

汽车电池发展史

汽车电池发展史

汽车电池发展史
汽车电池的发展史可以追溯到19世纪初。

以下是汽车电池发展的重要里程碑:
1. 1800年:意大利科学家亚历山大·伏打首次发现了电化学反应,并发明了伏打电池。

这被视为现代电池的祖先。

2. 1859年:法国化学家加斯顿·普朗克发明了第一款可重复使用的铅酸蓄电池,被广泛用于照明和通信。

3. 1866年:法国经济学家乔治·勒克兰奇发明了第一辆用蓄电池驱动的汽车。

4. 1880年:法国科学家卡米尔·福茂尔发明了第一款商业化的蓄电池,称为福茂尔电池,被广泛用于提供汽车的起动能量。

5. 1950年代:镍镉电池(Ni-Cd电池)成为主流的汽车起动电池,能够提供更高的起动电流。

6. 1970年代:镍氢电池(Ni-MH电池)开始应用于汽车,具有更高的能量密度和更长的寿命。

7. 1990年代:锂离子电池(Li-ion电池)开始在部分电动汽车和混合动力汽车中应用。

锂离子电池具有更高的能量密度、轻量化和更长的寿命,使电动汽车的续航里程得到显著提高。

8. 2000年代:锂聚合物电池(Li-poly电池)开始广泛应用于
电动汽车,具有更高的安全性和更好的电池包装灵活性。

随着技术的发展和需求的增加,汽车电池的研发仍在不断进行,以提供更高的能量密度、更长的续航里程和更低的成本。

镍氢(镍镉)电池的特性e及曲线分析总括

镍氢(镍镉)电池的特性e及曲线分析总括

有关镍氢电池的七个特性曲线大家经常提起镍氢电池的标称容量不够靠谱,哪怕是三洋、松下等品牌电池也是如此。

那么,厂家的标称容量又是如何计算出来的呢?原来厂家的测试条件是:用0.1C恒流充电14-16个小时,然后用0.2C恒流放电至1V。

这和汽车厂家的标称油耗正好形成强烈的对比。

充电电压和温度特性。

充电电流越大,温升就越厉害。

所以说,哈勃牌牛牛充电器,最好同时充3个以上的电池,把充电电流控制在800mA以下。

毕竟,用1.6A超大电流对内阻较大的工包电池进行充电,所冒的风险会成指数比例上升。

不同室温环境下的充电曲线。

室温越低,充满以后的保持电压越高。

记得雷欧伍德做过一个试验,用风扇对充电进行之中的YY牌智能充电器进行强行降温,结果被判为饱和并停止充电。

如果换了其他杂牌的充电器,也用风扇去帮助散热,很有可能造成电压超过1.6V以后还继续充下去,轻者损坏电池,重者引起浆爆。

充电温度与效率。

摄氏27度左右,充电最饱和,充/放电效率最高。

放电容量与放电电流的关系。

0.2C小电流放电,比1C大电流放电,最终放电容量能多出10%左右。

放电容量与环境温度的关系。

用1C电流放电,环境温度为摄氏50度时候的放电容量,比环境温度为摄氏0度时候的放电容量,竟然要高出20%左右。

电池的存贮特性。

镍氢电池的自放电性能要好于镍铬电池,但是比锂电池还是要差一些。

质量再好的镍氢电池,充满以后在常温下搁置三个月,容量基本都会减少30%以上。

如果放进冰箱冷藏,那么即使搁置200天,也还有90%左右的容量。

如何提高镍氢电池的寿命(循环次数)?没有其他法宝,只有避免深度放电(过放电,放电电压低于1V)。

这一方面,DE1103的欠压保护做的很好,可惜是个电老虎。

另外,反向充电会极大地损害电池的寿命。

学而时习之,不亦晕乎?镍氢及镍镉特性曲线2009-04-16 10:20镍氢及镍镉特性曲线1、充 电建议用0.1C标准充电5小时或1C快速充电1.2-1.5小时,快充时,建议使用有终止电压控制开关或温度感应器的充电器,以保护电池。

五号电池

五号电池

五号电池首先,先让我们来回顾一下电池的发展史。

1836年,丹尼尔电池诞生(锌铜原电池,现在早就不用了);1859年,铅酸电池发明,一直到今天还是非常常用;1878年,法国的L.梅谢在锌锰电池中用含铂的多孔性炭电极代替二氧化锰炭包,开发了锌空气干电池的技术;1883年,氧化银电池发明(如今常用于手表用1.55V纽扣电池,另有大型化电池组用于卫星、潜艇等高大上的地方)。

1888年,锌锰干电池开始实现商品化;1899年,镍镉、镍铁电池被发明,这使得镍正极材料体系的电池开始进入人们视野,并延续至今日的镍系电池家族(镍镉、镍氢、镍锌等);20世纪初期,电池理论和技术发展一度陷入停滞。

直到第二次世界大战之后,电池技术才有了新的重大发展;1947年,实现了镍镉电池的密封化,使镍镉干电池成为可能;1949年,劲量开发出小型化碱性锌锰干电池,使一次性电池的容量和放电功率都大大提高;1958年,Harris提出了采用有机电解液作为锂一次电池的电解质,这带来多种一次性锂电池的实用化,包括锂二氧化锰电池(电脑主板电池)、锂亚硫酰氯电池(例如水表上用的ER14505)以及锂-二硫化铁电池,就是常说的锂铁电池;1988年,南孚创办,开创国产品牌逆袭外资电池先河,目前已经跻身世界五大碱性电池生产商之一;2009年,耐时掌握锂铁电池核心知识产权,实现全面国产化,在全球市场与劲量一较高下。

一、碳性电池碳性电池,学名是中性锌-二氧化锰干电池(zinc-manganese dry battery),最简单的识别方法:电池皮上型号为R6+后缀(五号)/R03+后缀(七号),就是此类电池,后缀S表示普通,P表示高功率,C表示高容量等等。

碳性电池放电功率很低,放电容量也很拙计,所以只适合用于低耗电电器,如钟表、遥控器等。

另外,碳性电池的负极就是电池外壳,放电完毕后常常由于外壳破裂而发生电解液泄露,损坏用电设备。

最大的优点是价钱便宜,市面上单价常常低于一元,甚至有低于5角的(当然质量就呵呵了)。

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镍镉/镍氢电池的发展1899年,Waldmar Jungner在开口型镍镉电池中,首先使用了镍极板,几乎与此同时,Thomas Edi son 发明了用于电动车的镍铁电池。

遗憾的是,由于当时这些碱性蓄电池的极板材料比其它蓄电池的村料贵得多,因此实际应用受到了极大的限制。

后来,Jungner的镍镉电池经过几次重要改进,性能明显改善。

其中最重要的改进是在1932年,科学家在镍电池中开始使用了活性物质。

他们将活性物质放入多孔的镍极板中,然后再将镍极板装入金属壳内。

镍镉电池发展史上另一个重要的里程碑是1947年密封型镍镉电池研制成功。

在这种电池中,化学反应产生的各种气体不用排出,可以在电池内部化合。

密封镍镉电池的研制成功,使镍镉电池的应用范围大大增加。

密封镍镉电池效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻、结构紧凑,并且不需要维护,因此在工业和消费产品中得到了广泛应用。

随着空间技术的发展,人们对电源的要求越来越高。

70年代中期,美国研制成功了功率大、重量轻、寿命长、成本低的镍氢电池,并且于1978年成功地将这种电池应用在导航卫星上,镍氢电池与同体积镍镉电池相比,容量可提高一倍,而且没有重金属镉带来的污染问题。

它的工作电压与镍镉电池完全相同,工作寿命也大体相当,但它具有良好的过充电和过放电性能。

近年来,镍氢电池受到世界各国的重视,各种新技术层出不穷。

镍氢电池刚问世时,要使用高压容器储存氢气,后来人们采用金属氢化物来储存氢气,从而制成了低压甚至常压镍氢电池。

1992年,日本三洋公司每月可生产200万只镍氢电池。

目前国内已有20多个单位研制生产镍氢电池,国产镍氢电池的综合性能已经达到国际先进水平。

蓄电池参数蓄电池的五个主要参数为:电池的容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压。

电池的容量通常用Ah(安时)表示,1Ah就是能在1A的电流下放电1小时。

单元电池内活性物质的数量决定单元电池含有的电荷量,而活性物质的含量则由电池使用的材料和体积决定,因此,通常电池体积越大,容量越高。

与电池容量相关的一个参数是蓄电池的充电电流。

蓄电池的充电电流通常用充电速率C表示,C为蓄电池的额定容量。

例如,用2A电流对1Ah电池充电,充电速率就是2C;同样地,用2A电流对500mAh电池充电,充电速率就是4C。

电池刚出厂时,正负极之间的电势差称为电池的标称电压。

标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。

当环境温度、使用时间和工作状态变化时,单元电池的输出电压略有变化,此外,电池的输出电压与电池的剩余电量也有一定关系。

单元镍镉电池的标称电压约为1.3V(但一般认为是1.25V),单元镍氢电池的标称电压为1.25V。

电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。

在充放电过程中,极板的电阻是不变的,但是,离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。

蓄电池充足电时,极板上的活性物质已达到饱和状态,再继续充电,蓄电池的电压也不会上升,此时的电压称为充电终止电压。

镍镉电池的充电终止电压为1.75~1.8V,镍氢电池的充电终止电压为1.5V。

表1-1 镍镉电池不同放电率时的放电终止电压放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。

如果电压低于放电终止电压后蓄电池继续放电,电池两端电压会迅速下降,形成深度放电,这样,极板上形成的生成物在正常充电时就不易再恢复,从而影响电池的寿命。

放电终止电压和放电率有关。

镍镉电池的放电终止电压和放电速率的关系如表1-1所列,镍氢电池的放电终止电压一般规定为1V。

镍镉蓄电池的工作原理镍镉蓄电池的正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物,负极材料为海绵状镉粉和氧化镉粉,电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

当环境温度较高时,使用密度为1.17~1.19(15℃时)的氢氧化钠溶液。

当环境温度较低时,使用密度为1.19~1.21(15℃时)的氢氧化钾溶液。

在-15℃以下时,使用密度为1. 25~1.27(15℃时)的氢氧化钾溶液。

为兼顾低温性能和荷电保持能力,密封镍镉蓄电池采用密度为1. 40(15℃时)的氢氧化钾溶液。

为了增加蓄电池的容量和循环寿命,通常在电解液中加入少量的氢氧化锂(大约每升电解液加15~20g)。

镍镉蓄电池充电后,正极板上的活性物质变为氢氧化镍〔NiOOH〕,负极板上的活性物质变为金属镉;镍镉电池放电后,正极板上的活性物质变为氢氧化亚镍,负极板上的活性物质变为氢氧化镉。

1.放电过程中的电化学反应(1)负极反应负极上的镉失去两个电子后变成二价镉离子Cd2+,然后立即与溶液中的两个氢氧根离子OH-结合生成氢氧化镉Cd(OH)2,沉积到负极板上。

(2)正极反应正极板上的活性物质是氢氧化镍(NiOOH)晶体。

镍为正三价离子(Ni3+),晶格中每两个镍离子可从外电路获得负极转移出的两个电子,生成两个二价离子2Ni2+。

与此同时,溶液中每两个水分子电离出的两个氢离子进入正极板,与晶格上的两个氧负离子结合,生成两个氢氧根离子,然后与晶格上原有的两个氢氧根离子一起,与两个二价镍离子生成两个氢氧化亚镍晶体。

将以上两式相加,即得镍镉蓄电池放电时的总反应:2.充电过程中的化学反应充电时,将蓄电池的正、负极分别与充电机的正极和负极相连,电池内部发生与放电时完全相反的电化学反应,即负极发生还原反应,正极发生氧化反应。

(1)负极反应充电时负极板上的氢氧化镉,先电离成镉离子和氢氧根离子,然后镉离子从外电路获得电子,生成镉原子附着在极板上,而氢氧根离子进入溶液参与正极反应:(2) 正极反应在外电源的作用下,正极板上的氢氧化亚镍晶格中,两个二价镍离子各失去一个电子生成三价镍离子,同时,晶格中两个氢氧根离子各释放出一个氢离子,将氧负离子留在晶格上,释出的氢离子与溶液中的氢氧根离子结合,生成水分子。

然后,两个三价镍离子与两个氧负离子和剩下的二个氢氧根离子结合,生成两个氢氧化镍晶体:将以上两式相加,即得镍镉蓄电池充电时的电化学反应:蓄电池充电终了时,充电电流将使电池内发生分解水的反应,在正、负极板上将分别有大量氧气和氢气析出,其电化学反应如下:从上述电极反应可以看出,氢摒化钠或氢氧化钾并不直接参与反应,只起导电作用。

从电池反应来看,充电过程中生成水分子,放电过程中消耗水分子,因此充、放电过程中电解液浓度变化很小,不能用密度计检测充放电程度。

3. 端电压充足电后,立即断开充电电路,镍镉蓄电池的电动势可达1.5V左右,但很快就下降到1.31-1.36V。

镍镉蓄电池的端电压随充放电过程而变化,可用下式表示:U充=E充+I充R内U放=E放-I放R内从上式可以看出,充电时,电池的端电压比放电时高,而且充电电流越大,端电压越高;放电电流越大,端电压越低。

当镍镉蓄电池以标准放电电流放电时,平均工作电压为1.2V。

采用8h率放电时,蓄电池的端电压下降到1.1V后,电池即放完电。

4. 容量和影响容量的主要因素蓄电池充足电后,在一定放电条件下,放至规定的终止电压时,电池放出的总容量称为电池的额定容量,容量Q用放电电流与放电时间的乘积来表示,表示式如下:Q=I·t(Ah)镍镉蓄电池容量与下列因素有关:①活性物质的数量;②放电率;③电解液。

放电电流直接影响放电终止电压。

在规定的放电终止电压下,放电电流越大,蓄电池的容量越小。

使用不同成分的电解液,对蓄电池的容量和寿命有一定的影响。

通常,在高温环境下,为了提高电池容量,常在电解液中添加少量氢氧化锂,组成混合溶液。

实验证明:每升电解液中加入15~20g含水氢氧化锂,在常温下,容量可提高4%~5%,在40℃时,容量可提高20%。

然而,电解液中锂离子的含量过多,不仅使电解液的电阻增大,还会使残留在正极板上的锂离子(Li+)慢慢渗入晶格内部,对正极的化学变化产生有害影响。

电解液的温度对蓄电池的容量影响较大。

这是因为随着电解液温度升高,极板活性物质的化学反应也逐步改善。

电解液中的有害杂质越多,蓄电池的容量越小。

主要的有害杂质是碳酸盐和硫酸盐。

它们能使电解液的电阻增大,并且低温时容易结晶,堵塞极板微孔,使蓄电池容量显著下降。

此外,碳酸根离子还能与负极板作用,生成碳酸镉附着在负极板表面上,从而引起导电不良,使蓄电池内阻增大,容量下降。

5. 内阻镍镉蓄电池的内阻与电解液的导电率、极板结构及其面积有关,而电解液的导电率又与密度和温度有关。

电池的内阻主要由电解液的电阻决定。

氢氧化钾和氢氧化钠溶液的电阻系数随密度而变。

18℃时氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液的电阻系数最小。

通常镍镉蓄电池的内阻可用下式计算:6. 效率与寿命在正常使用的条件下,镍镉电池的容量效率ηAh为67%-75%,电能效率ηWh为55%~65%,循环寿命约为2000次。

容量效率ηAh和电能效率ηWh计算公式如下:(U充和U放应取平均电压)7. 记忆效应镍镉电池使用过程中,如果电量没有全部放完就开始充电,下次再放电时,就不能放出全部电量。

比如,镍镉电池只放出80%的电量后就开始充电,充足电后,该电池也只能放出80%的电量,这种现象称为记忆效应。

电池全部放完电后,极板上的结晶体很小。

电池部分放电后,氢氧化亚镍没有完全变为氢氧化镍,剩余的氢氧化亚镍将结合在一起,形成较大的结晶体。

结晶体变大是镍镉电池产生记忆效应的主要原因。

镍氢电池的工作原理镍氢电池和同体积的镍镉电池相比,容量增加一倍,充放电循环寿命也较长,并且无记忆效应。

镍氢电池正极的活性物质为NiOOH(放电时)和Ni(OH)2(充电时),负极板的活性物质为H2(放电时)和H2O (充电时),电解液采用30%的氢氧化钾溶液,充放电时的电化学反应如下:从方程式看出:充电时,负极析出氢气,贮存在容器中,正极由氢氧化亚镍变成氢氧化镍(NiOOH)和H 2O;放电时氢气在负极上被消耗掉,正极由氢氧化镍变成氢氧化亚镍。

过量充电时的电化学反应:从方程式看出,蓄电池过量充电时,正极板析出氧气,负极板析出氢气。

由于有催化剂的氢电极面积大,而且氢气能够随时扩散到氢电极表面,因此,氢气和氧气能够很容易在蓄电池内部再化合生成水,使容器内的气体压力保持不变,这种再化合的速率很快,可以使蓄电池内部氧气的浓度,不超过千分之几。

从以上各反应式可以看出,镍氢电池的反应与镍镉电池相似,只是负极充放电过程中生成物不同,从后两个反应式可以看出,镍氢电池也可以做成密封型结构。

镍氢电池的电解液多采用KOH水溶液,并加入少量的LiOH。

隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。

为了防止充电过程后期电池内压过高,电池中装有防爆装置。

电池充电特性镍镉电池充电特性曲线如图1所示。

当恒定电流刚充入放完电的电池时,由于电池内阻产生压降,所以电池电压很快上升(A点)。

此后,电池开始接受电荷,电池电压以较低的速率持续上升。

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